Статья: Методика измерения шероховатости деталей сложной геометрической формы

ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет»

Методика измерения шероховатости деталей сложной геометрической формы

Долгов П.В.

Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Основные понятия

1.2 Измерение

1.3 Классификация видов измерений

1.4 Методы измерений

1.5 Механические средства измерений

2. Практическая часть

2.1 Общие положения о шероховатости поверхности

2.2 Контактный (щуповой) метод

2.3 Методика измерения шероховатости деталей сложной геометрической формы

Заключение

Список литературы

Введение

шероховатость измерение измерительный техника

В различные исторические периоды состояние мер и измерительной техники находилось в прямой зависимости от хозяйственной деятельности, общественных, религиозных и других факторов жизни общества.

Специалисты в области стандартизации, сертификации и управления качеством должны владеть необходимыми знаниями о методах и средствах контроля характеристик продукции, поскольку инструментальный контроль позволяет наиболее объективно подтвердить соответствие объекта предъявляемым требованиям.

В настоящее время наиболее распространены измерения электрических величин: силы тока, напряжения, электрического сопротивления, частоты тока и др. Даже те физические величины, которые сами по себе являются неэлектрическими (например, температура, давление, виброускорение и т.д.), очень часто преобразуются в измеряемые электрические величины.

Наравне с измерениями электрических величин очень часто возникает потребность в измерении линейных и угловых размеров, а также других геометрических параметров. Поэтому особое внимание уделено методам и средствам измерения электрических величин, а также геометрических размеров, перемещений, контроля формы объектов, рассмотрены актуальные проблемы и перспективы развития методов и средств измерений и контроля.

Измерения, испытания и контроль являются основными методами подтверждения соответствия продукции. Особенности их применения определяются задачами, которые решает испытательная лаборатория при сертификации.

В Уставе князя Владимира о церковных судах 996г перечислены виды мер, порученные верховному надзору епископа с обязательствами «блюсти…городския и торговыя всяческие мерила (меры длины) и спуды (меры объема) и завесы (весы) и ставила (меры веса)». В «Уставе о церковных судах и о людях и о мерилах торговых» (1134-1135) великого князя Всеволода Мстиславовича указывались меры, подлежащие надзору Киевского митрополита и Новгородского епископа. Так, в Великом Новгороде непосредственно осуществляющими надзор являлись староста церкви Иоанн Предтечи и на Опоках и двое «пошлых» т.е. зажиточных купцов.

Об Иване Грозном немец-опричник Истаден писал: «нынешний великий князь достиг того, что по всей Русской земле, по всей державе - одна вера, один вес, одна мера».

Наиболее ранняя попытка создания узаконенных мер имела место в Греции (VI век до н.э.), где мерой длины в то время был фут, равный приблизительно 297 мм.

В более позднее время попытки введения мер, обязательных и одинаковых для всей страны, имели место в Англии в 1001, 1215 и в 1494 гг., во Франции в 1321г., в Австрии в 1438г.

В начале XVIII в. По указу Петра 1, наблюдение за правильностью торговых весов и мер было возложено на Департамент торговли и мануфактур Министерства финансов, а также на чинов полиции.

В 1790г. Учредительным собранием Франции был поставлен вопрос о создании и узаконении единой и обязательной для всех контролируемой государственной системы мер. В 1799 г. на хранение в архив Французской республики были переданы платиновые эталоны метра и килограмма. Вся совокупность метрических мер, созданных и узаконенных во Франции в конце XVIII в., легла в основу метрической системы мер, некоторые единицы вошли в качестве основных в Международную систему единиц (СИ).

В 1867 Г. В Париже был организован Международный комитет мер и весов, основная задача которого состояла в тщательном изучении метрических мер, сравнении их с другими мерами, выявлении и разработке возможностей использования их внутри каждой страны и для международных отношений. В России таким учреждением было Депо образцовых мер и весов (1842), позднее - Главная палата мер и весов (1893), которую возглавил Д.И. Менделеев.

Электроизмерительные приборы, имеющие 250-летнюю историю, обязаны своим развитием работам А. Вольта, А. Ампера, М. Фарадея. Им принадлежат первенство в создании приборов прямого преобразования - гальванометров, амперметров, вольтметров и т.д.

Дальнейшему развитию электроизмерительных приборов способствовало изобретение электронной лампы: в 1904 г. появился диод, а в 1910 г. - триод и пентод. Сочетание усилителей и выпрямителей с магнитоэлектрическим измерительным механизмом позволило создать электронные вольтметры, частометры, фазометры. Развитие электроники привело к разработке автоматических компенсаторов и мостов. Таким образом, классическая электроизмерительная техника дополнилась приборами с автоматическим уравновешиванием и электронными измерительными приборами.

Широкое развитие получают дискретные методы измерений, воплощенные в приборах с цифровым отсчетом и регистрацией, значительно расширяются диапазоны измеряемых величин, в измерительной аппаратуре применяется интегральная техника. Появился новый класс информационно-измерительной техники - измерительные информационные системы (ИИС), осуществляющие сбор, обработку, передачу, хранение, отображение и воздействие информации на объект исследования. Работы в области информационно-измерительной техники и измерительных технологий позволили в последние годы создать новый раздел теории и практики измерений - виртуальные и интеллектуальные измерительные приборы и системы.

Большой вклад в развитие информационно-измерительной техники и измерительных технологий в XX в. Внесли русские ученые: Е.Г. Шмаков, А.В. Фремке, Ф.Е. Темников, М.П. Цапенко, К.Б. Карандеев, Д.И. Агейкин, П.П. Орнатский, П.В. Новитский, Г.Д. Бурдун, Э.И. Цветков, Е.А. Чернявский, В.Н. Малиновский, В.А. Ильин, Г.Г. Ранеев, Э.М. Шмаков и др.

1. Теоретическая часть

1.1 Основные понятия

Физическая величина (ФВ) - одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них (например, длина, масса, время, сила тока и т.д.). Физической величиной может быть характеристика продукции, подлежащая определению при оценке соответствия. Термин «величина» обычно применяется в отношении тех свойств или характеристик, которые могут быть оценены количественно, т.е. могут быть измерены. Существуют такие свойства или характеристики, которые современный уровень науки и техники ещё не позволяет оценивать количественно, например, запах, вкус, цвет. Поэтому такие характеристики обычно избегают называть величинами, а называют свойствами.

Размер ФВ - количественная определённость физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Другими словами, размер ФВ есть количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию «физическая величина» (например, размер длины, массы, силы тока и т.д.)

Значение ФВ - оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для неё единиц, причём отвлечённое (безразмерное)число, входящее в значение физической величины, называется числовым значением.

Истинное значение ФВ - значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину. Например, скорость света в вакууме, плотность дистиллированной воды при температуре 4 °С имеют вполне определённое значение - идеальное, которое мы не знаем.

Действительное значение ФВ - значение физической величины, полученное экспериментальным путём и настолько близкое к истинному значению, что в оставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. Например, действительное значение скорости света в вакууме составляет 2,997925Ч108 м/с, плотность дистиллированной воды при температуре 4 °С составляет 103 кг/м3.

Единица ФВ- физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице. Единицы одной и той же ФВ могут различаться по своему размеру. Например, метр, фут и дюйм, являясь единицами длины, имеют различные числовые значения:

1 фут = 0,3048 м, 1 дюйм = 0,0254 м.

Кратная единица ФВ - единица, которая в целое число раз больше основной или производной единицы.

Дольная единица ФВ - единица, которая в целое число раз меньше основной или производной единицы.

Кратные и дольные единицы ФВ образуются благодаря соответствующим приставкам к основным единицам.

Система ФВ - совокупность ФВ, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин.

Основная ФВ - физическая величина, входящая в систему и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы. Например, в системе LMT основные величины - длина, масса, время.

Основная единица ФВ- единица основной физической величины, выбранная произвольно при построении системы единиц. Например, основные единицы Международной системы единиц (СИ): метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела.

Рассмотрим наиболее распространённую во всем мире и принятую у нас в стране Международную систему единиц (СИ), содержащую семь основных единиц, которые приведены в табл. 1.1

В названии системы величин применяют символы величин, принятых за основные. Так, система величин механики, в которой в качестве основных приняты длина L, масса M и время T, должна называться системой LMT. Система основных величин, соответствующая Международной системе единиц (СИ), должна обозначаться символами L, M, T, I, Q, N, J, обозначающими соответственно символы основных величин - длины L, массы M, времени T, силы электрического тока I, температуры Q, количества вещества N и силы света J.

Метр равен 1 650 763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p10 и 5d5 атома криптона-86.

Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.

Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2Ч10-7 Н.

Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.

Температура тройной точки воды - это температура точки равновесия воды в твёрдой (лед), жидкой и газообразной (пар) фазах на0,01 К или 0,01 °С выше точки таяния льда. Допускается применение шкалы Цельсия (°С).

Температура в °С обозначается символом t: t = T - T0, где T0 = 273,15 K. Тогда t = 0 °C при Т = 273,15 К.

Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.

Кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540Ч1012 Гц, теоретическая сила света которого в этом направлении составляет1/683 Вт/ср.

Размерность ФВ - выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин в различных степенях и отражающего связь данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные, с коэффициентом пропорциональности, равным 1.

Таблица 1.1

Кроме системных единиц системы СИ в нашей стране узаконено применение некоторых внесистемных единиц: атмосфера (98 кПа), бар, мм рт. ст., ангстрем (10-10 м); киловатт-час; час (3600 с); дюйм(25,4 мм) и др.

Кроме того, применяются логарифмические ФВ - логарифм (десятичный или натуральный) безразмерного отношения одноимённых ФВ. Логарифмические ФВ применяют для выражения звукового давления, усиления, ослабления.

Единица логарифмической ФВ - бел (Б), которая определяется последующей формуле:

1Б = lg(P2 / P1) при Р2= 10ЧР1,

где Р2 и Р1 - одноимённые энергетические величины (мощность, энергия).Для «силовых» величин (напряжение, сила тока, давление, напряжённость поля) бел определяется по формуле